18 січня 2006 р. Зі змінами: 29 квітня 2020 р.

subvoice

Структура динаміка

Спочатку я хотів уникнути обговорення структури доповідача, але мені все одно доведеться трохи про це поговорити, оскільки я посилаюся на це у багатьох місцях. У мене теж не все було чисто, оскільки я їх не виготовляю, я їх використовую. На щастя, Лачі Пазманді допоміг розставити все на свої місця - так що принаймні картина для мене стала зрозумілішою.

На малюнку представлений розріз ділянки електродинамічного динаміка. Цей кейс - цілком традиційний динамічний динамік. "Двигун" гучномовця складається із залізного сердечника/полюса [1], магніта [2], кришки [3], котушки/золотника [4] та корпусу золотника [5] (останні два в сукупності називаються маятниковою котушкою). У динаміку залізний сердечник, магніт і кришка створюють дуже сильне фіксоване магнітне поле у ​​повітряному зазорі, де також знаходиться гойдалка. До корпусу золотника прикріплена діафрагма [10], яка центрирована таблеткою [6], прикріпленою до кошика [7], та ободом діафрагми [11], так що гойдалка може рухатися лише вперед і назад у повітрі розрив. Підключаючи виходи підсилювача до клем динаміків [9], електричний струм проходить через вхідний провід [8] до котушки, яка генерує змінний напрямок і величину магнітної сили у фіксованому магнітному полі повітря зазор в залежності від вхідного сигналу. Ця сила зміщує тіло котушки, прикріплене до котушки, відповідно до притягання-відштовхування, яке рухає прикріплену до неї мембрану. Пилозахисний ковпачок [12] посередині мембрани запобігає потраплянню бруду в повітряний зазор.

Частотна передача, чутливість, імпеданс, потужність

Вибір колонок - це вже одна з фаз проектування, тому вам також потрібно спланувати заздалегідь тюнінг і чейнджер. Симуляційне програмне забезпечення є великою підмогою в цьому, варто використовувати його вже під час пошуку. Однак для моделювання важливо, щоб були доступні вимірювання та параметри виробника колонок.

Динамік описується багатьма параметрами. Найважливішим з усіх є крива передачі частоти.

Горизонтальна вісь кривої показує частоту (у логарифмічній шкалі), а вертикальна вісь - звуковий тиск (в дБ). На графіку показано звуковий тиск, який генерується динаміком при фіксованій вхідній напрузі як функція частоти. За замовчуванням вимірювальний сигнал дорівнює рівню напруги 1 Вт при номінальному опорі динаміка. Пунктирна лінія відображає фазовий прогрес динаміка. Ви можете прочитати більше про етап у наступному дописі. 1

Зазвичай вимірювання проводять на вимірювальній табличці IEC, яка являє собою аркуш 1,35 × 1,65 метра (різні умови вимірювання, як правило, вказуються окремо). Для вимірювання гучномовець центрується на вимірювальній дошці та опускається. Побічний ефект приладової панелі становить приблизно Посилення частоти передачі на 3 дБ близько 100 Гц. Виміряна таким чином передача дає дуже хорошу картину поведінки динаміка, вбудованого в коробку вище 300 - 400 Гц. Протягом цього часу переказ, розрахований за параметрами Тіле/Малого (див. Далі), є вирішальним.

Чутливість звукового тиску (крива передачі частоти), виміряна в корисному діапазоні частот динаміка до одного числа, є чутливістю.

Емпірично було встановлено, що вухо становить приблизно Він відчуває збільшення звукового тиску на 3 дБ голосніше і приблизно. 10 дБ для подвоєного обсягу. З електричної сторони для збільшення на 3 дБ потрібна подвійна потужність, а на 10 дБ - удесятеро більше потужності. Для звукового тиску 100 дБ потрібно 100 Вт для динаміка 80 дБ/1 Вт, 10 Вт для динаміка 90 дБ/1 Вт і лише 1 Вт для динаміка 100 дБ/1 Вт.

Подвоєння відстані зменшує звуковий тиск на 6 дБ. Система, що виробляє 90 дБ звукового тиску на відстані 1 м, може вимірювати 84 на відстані 2 м і лише 78 на 4 м.

Імпеданс є важливим параметром для підсилювача, який приводить в рух динамік. Діаграма імпедансу показує опір динаміка як функцію від частоти.

На резонансній частоті спостерігається пік (на діаграмі - 40 Гц), а потім після того, як він «стихає», він починає підніматися (це вплив дроту, намотаного на шпульку). Імпеданс вимірюється, коли динамік не встановлений. Крива імпедансу буде важливою при проектуванні пасивного перетворювача.

При 80% номінального імпедансу імпеданс гучномовця не повинен бути нижчим у будь-якому діапазоні передачі корисної частоти. Для динаміка, показаного на кривій, номінальний опір становить 8 Ом. Звичайно, не всі виробники дотримуються цього правила.

Потужність тісно пов’язана з імпедансом. Колонку можна завантажити з максимальною цією вхідною потужністю протягом короткого/довгого періоду без пошкодження (вантажопідйомності). Назва вводить багатьох в оману, оскільки не прийнято, щоб спікер вимірював свої акустичні характеристики. Максимальний вихід звуку динаміка визначається як чутливістю, так і вантажопідйомністю.

У випадку середньочастотного та високочастотного динаміків, несуча здатність часто подається щодо всієї системи та частоти перетину, наприклад 100 Вт 3 кГц 12 дБ/октава. Це слід трактувати як таке, що вторинний фільтр 3 кГц не пошкодить динамік під широкосмуговим навантаженням 100 Вт (як правило, з підвищеним шумом), що охоплює весь звуковий спектр. Детальніше про фільтри ви можете прочитати в звукорегуляторах 1.

Навантажувальна здатність передусім утруднена низькою ефективністю динаміка (η). Високочастотний динамік висотою 92 дБ/1 Вт становить лише 1%, а професійний динамік 102 дБ/1 Вт - лише 10%. 99 і 90% вхідної потужності, відповідно, просто перетворюються в тепло на котушці динаміка. Якщо ця спека тепла не може вийти досить швидко, золотник перегріється, клеї розплавляться, а маятник розпадеться або дріт, яка використовується в котушці, прогорить (порветься). Те, що трапиться раніше, залежить від матеріалів, що використовуються в гойдалці.

Гучномовець повинен відповідати підсилювачу, який керує ним, за вантажопідйомністю та імпедансом. Кожен підсилювач має мінімальний опір навантаження, визначений виробником, який не повинен опускатися нижче, оскільки він може бути пошкоджений через надмірні струми. Якщо підсилювач "4 Ом", не підключайте коробку динаміків з імпедансом нижче 4 Ом. Якщо імпеданс вище, то підсилювач не матиме проблем, зменшиться лише вихідна потужність (подвійний імпеданс = половина потужності). Потужність повинна бути зворотною, навантажувальна здатність динаміка повинна бути більшою, ніж потужність підсилювача при даному імпедансі.

Тіле/Малі параметри

Названий на честь їхніх винахідників, Thiele/Small, коротше T/S, можна використовувати для моделювання басової передачі, вбудованої в коробку динаміків.

Вільно виміряна резонансна частота (Fs) - це саморезонанс немонтованого динаміка, який дорівнює частоті на найвищому піку кривої імпедансу. Чим нижче це значення, тим краще очікується глибока передача. Частота "типового" сабвуфера зазвичай резонує в діапазоні від 40 до 50 Гц, а частота сабвуферів коливається від 25 до 35 Гц.

Еквівалентний об’єм (залізо) - це об’єм повітря з такою ж межею текучості, що і підвіска динаміка. Припускаючи однаковий діаметр діафрагми, чим більша праска, тим чутливіша колонка (яка також має більший розмір коробки).

Загальна доброта (Qts) динаміка - це загасання динаміка на резонансній частоті. Чим нижче значення параметра, тим менша чутливість динаміка в діапазоні низьких частот (саморезонанс сильно послаблюється). Загальновизнаним фактом є те, що закрита коробка з Qts від 0,4 до 0,7 та рефлекторна коробка з Qts нижче 0,4 є сприятливими. Звичайно, ви можете відступити від цього, якщо того вимагає область використання (докладніше про налаштування читайте тут 2).

Ці три параметри окремо можуть бути використані для моделювання очікуваної низькочастотної передачі. Нижня частота відсікання/розмір коробки/компроміс чутливості відображається на рівні числа в цих трьох параметрах. Низький Fs, високий рівень заліза та "оптимальні" Qts = хороша чутливість + велика коробка; низький Fs, низький вміст заліза = низька чутливість + невелика коробка. Звукова передача басів звукової коробки, звичайно, може бути налаштована різними способами, при цьому деякі динаміки можуть переносити розмір коробки в широкому діапазоні (очевидно, з різною нижчою граничною частотою та чутливістю до низьких частот). Якщо ви вже пройшли достатню кількість динаміків у тренажері, ви побачите, чого можна очікувати від конкретного динаміка з параметрів "з першого погляду".

Загальна корисність - це 3 значення механічної якості (Qms) та електричної якості (Qes). Перший - ослаблення за рахунок механічної структури гучномовця (еластичність підвісу, маса діафрагми, загасання, рухома маса), другий - через силу "двигуна" гучномовця (величина магнітного поля у повітряному зазорі, величина магнітного поля сила, що генерується котушкою). Зазвичай спостерігається, що Qms є високим відносно Qts, тому Qts в першу чергу залежить від Qes. Загальний коефіцієнт корисності динаміка в основному визначається його "потужністю двигуна".

Поблажливість (Cms) вимірює гнучкість підвіски. Чим нижче це число, тим "твердіша" підвіска. В основному такими вважаються динаміки з коефіцієнтом зниження від 0,3 до 0,4, при цьому переміщення діафрагми (немонтоване) стає помітно важким для ручного переміщення. Протилежністю Cms є середньоквадратичне значення, механічний опір підвіски колонки.

Переміщена маса (Mms) - це складний параметр, що включає рухому механічну масу (Mmd) та повітря, яке вона рухає. При низьких значеннях мембрана легка, хороша середньо/високочастотна передача та чутливість очікуються при слабшій глибинній передачі. На протилежному боці розташовані динаміки з високомасовою мембраною, що особливо характерно для сабвуферів (низька резонансна частота).

Коефіцієнт сили (B × L) - це сила двигуна, що рухає діафрагму. Чим вище значення, тим краще очікується чутливість та перехідна поведінка (звичайно, лише якщо переміщена маса не є непропорційно великою).

Діаграму імпедансу динаміка можна наблизити, використовуючи параметри опору постійного струму (Re або Rdc) та індуктивності (Le). Існує також більш точна модель, яка використовує два додаткові параметри (Re2 та Le2). Це важливо при проектуванні пасивного перетворювача, якщо відсутня крива вимірюваного імпедансу.

Фізичні властивості

Завдяки англосаксонським традиціям діаметр корпусу котушки найчастіше відповідає дюймам. Чим більше корпус котушки, тим вища вантажопідйомність. Корпус котушки є компонентом, який найактивніше бере участь у відведенні тепла, оскільки це єдиний компонент, який безпосередньо фізично контактує з котушкою.

Сьогодні корпус котушки зазвичай алюмінієвий, що є гарним компромісом щодо теплопровідності/ваги/ціни в трьох примірниках. Папір - традиційний матеріал, який тепер відкинутий назад через погану теплопровідність. Вони також використовують каптон, склопластик та безліч інших матеріалів, як правило, у висококласних колонках. Сабвуфер, намотаний на 1-дюймовий корпус з алюмінієвої котушки, реалістично передбачає постійне навантаження близько 40 Вт.

Хоча тіло котушки не повинно видавати звуку, оскільки це рухома частина, це неминуче. Алюміній є резонансним матеріалом, тому він має тенденцію резонувати набагато частіше на певних частотах, ніж, скажімо, папір.

Звукоутворюючим пристроєм динаміка є випромінююча поверхня (Sd), яка складається переважно з поверхні мембрани. Більша випромінююча поверхня виробляє більш високий звуковий тиск із таким самим обсягом переміщення, як і менший, оскільки переміщує більше повітря. При зміщеннях діафрагми, менших за максимальне лінійне відхилення, золотник залишається в тому ж силовому полі. Для більшості динаміків діафрагма може вийти за межі цього діапазону (ціною збільшення спотворень), але вона ніколи не може перевищувати максимальне механічне відхилення (Xmech). Гучномовець повинен бути спроектований таким чином, щоб він ніколи не досягав Xmech під діапазоном звукових частот і навантаженням.

Погано вказані динаміки

Усі перелічені вище параметри важливі для правильного дизайну та вибору динаміків. Моя особиста порада - остерігатись колонок, де виробник повідомляє лише параметри, що добре передаються. Типовий приклад, коли аркуш даних не має жодної кривої передачі і обмежується наступними неіснуючими параметрами:

  • Ефективність, у більшості випадків, підозріло висока;
  • Частотна передача як діапазон, заданий від "до";
  • Імпеданс, заданий одним числом;
  • Маса магніту;
  • Вага динаміка;
  • Котушка, матеріал кошика.

Характерним для кожного з наведених даних є те, що ми нічого не знаємо про звук динаміка і не надаємо ніякої допомоги в дизайні. Придбання такого динаміка є сліпим польотом, його потрібно виміряти після покупки і лише після цього буде зрозуміло, чи можна його взагалі для чогось використовувати.

Фізичний огляд доповідачів

Це може здатися дрібницею, але перед використанням вам потрібно перевірити фізичний стан динаміків. Вони можуть бути пошкодженими або навіть просто дефектними у виробництві (а якщо вони використовуються, це може бути що завгодно). Окрім естетичних недоліків, я зазвичай перевіряю наступне:

Механічні огляди

  • Кошик: нікуди не нахиляйся.
  • Киплячі вкладки: бути стабільними, вхідна різьба повинна бути належним чином спаяна.
  • Мембрана, обід: не порваний, тріснутий, вм'ятий. Особливу увагу слід звернути на стан спіненого обода, який з часом роздрібниться.
  • Клеї (для конічних динаміків, де вони є): бути стійкими, рівномірно розподіленими. Не проливайте на стовпи, діафрагми або інші рухомі частини.
  • З конічним сабвуфером і центральним динаміком золотник не повинен тертися. Натискання обох сторін біля основи пилозахисту рівномірно не дозволяє шпулі торкнутися повітряного зазору. Просто натисніть на діафрагму, наскільки це можливо, не деформуючись, але так сильно. Потім я натискаю також на один бік, потім ви можете скраб через деякий час (це нормально), але це повинно бути симетрично: вам доведеться чистити з протилежного боку при тому самому зміщенні.
  • Симетрія: мембрана та ободок повинні бути симетричними, встановлюватися прямо в кошику. Натисніть на мембрану біля основи пилозахисту з обох сторін, щоб звільнити фланець однаково з обох сторін.

Якщо динамік не пройшов механічний тест, це не обов'язково означає, що він непридатний для використання, витікання клею може не спричинити помітних проблем. Очевидно, що якщо обід обірваний, це досить серйозна проблема.:)

Електричні та акустичні перевірки

  • Вимірювання опору постійного струму мультиметром: між однаковими колонками не повинно бути великих відмінностей. Не закорочуйте і не рвіть котушку. Для колонки з двома котушками всі котушки повинні бути виміряні.
  • Перевірка нитки імпедансу: якщо динамік пройшов попередній тест, доцільно виміряти нитку імпедансу 4. Між одними і тими ж моделями не повинно бути занадто багато відмінностей. Особливу увагу слід звернути на менші чи більші піки, що з’являються в ході імпедансу, особливо якщо це відбувається лише в окремих зразках. Це може свідчити про проблему з гойдалкою.
  • Сабвуфери та сабвуфери можна надсилати без коробки. Це не слід перебільшувати, але ви можете сміливо дійти до механічного ухилення. Тут ми повинні звернути увагу на шуми, які видаються від "двигуна", маятникової системи. Хорошою ідеєю є обмежити звук лише глибоким діапазоном (наприклад, з фільтром низьких частот близько 100 Гц), щоб шум двигуна чувся краще. Кожен оратор має одного, але ступінь його різний. Копії однієї моделі повинні видавати однакову кількість шуму при однаковій гучності.
  • Сильні резонанси: використовуйте синусоїдний сигнал, щоб загнати динамік на вкладку з гучністю, яка не дуже незручна на 1/4 резонансної частоти (будьте особливо обережні з твітерами). Якщо звук помітно спотворений або "металевий" в діапазоні частот, можливо, проблема в системі коливань динаміків. Як правило, для високочастотних динаміків це вказує на помилку центрування (золотник знаходиться не точно в центрі повітряного зазору, можливо навіть очищення).

Деякі предмети можуть бути дрібницями, але не слід пропускати жоден з них. Я також зіткнувся з косим кошиком (не через пошкодження транспорту), косо встановленою гойдалкою, котушкою тертя та погано склеєною мембраною. На щастя, ці грубі помилки є досить рідкісними, але вони існують і не обов'язково стосуються продуктів noname. Я також виміряв 0,5 Ом на одній із котушок використовуваного сабвуфера 2х4 Ом. На жаль, проблеми з центруванням часто зустрічаються у твітерів. Якщо динамік можна розібрати, ви можете спробувати виправити це пізніше, але якщо ні, то може допомогти лише гарантія. Ось чому його варто купувати у авторитетного продавця.

Надійність заводських даних

Це дуже делікатна тема, але про це потрібно поговорити. Я вже перевищую вимірювання деяких колонок, і виходячи з цього, здається, що до параметрів Тіле-Малого, заданих виробником 5, слід безперечно ставитись із застереженнями, незалежно від виробника. Для Vifa TG9FD-10-04 6, напр. в середньому Fs = 169 Гц (заводські дані 113 Гц) і Qts = 1,08 (заводські дані: 0,83), для Monacor SPH-100C 7 Fs = 58 Гц (заводські дані: 50 Гц), Qts = 0, 77 (заводські дані: 0,44) за власним виміром. Qts майже завжди гірші, ніж обіцяє виробник. Не завжди є велика різниця, напр. заводські дані Hertz EV F165,5 складають Fs = 80 Гц, Qтс = 0,8, і коли вони виймаються з коробки, вони знають Fs = 89 Гц, Qts = 0,94 в середньому. Я вважаю, що після ретельної обкатки вони приблизно приведуть до заводських параметрів.

Я не думаю, що авторитетні виробники навмисно обманюють, просто "технічна" копія, виміряна на технічному паспорті, не може бути відтворена у масовому виробництві. Однак значні відмінності параметрів T/S, які я відчув, сильно викликають сумнів у значенні всього моделювання низьких частот. Виходячи із заводських даних, центрифугування об’єму та довжини труби із таким стандартним відхиленням абсолютно непотрібне.

Крива передачі частоти в основному правильна, де вони роблять фокус, вони роблять це переважно шляхом усереднення, "розумного" масштабування діаграми або товщини кривої, але я не думаю, що вони "виправлять" діаграму. Єдина проблема цих вимірювань полягає в тому, що частотна передача істотно зміниться при вбудуванні в коробку, тому її слід виміряти в будь-якому випадку, а заводські вимірювання дійсно слід розглядати лише як інформативні дані.

  • [1] https://subvoice.hu/hangdobozepites/elmelet/hangvalto1/
  • [2] https://subvoice.hu/hangdobozepites/elmelet/hangolas/
  • [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Replusz
  • [4] https://subvoice.hu/hangdobozepites/meres/impedancia/
  • [5] https://subvoice.hu/hangdobozepites/meres/thielesmall/
  • [6] https://subvoice.hu/hifi/auto/touran/aktiv/
  • [7] https://subvoice.hu/hangdobozepites/tunar/

Умови використання: